Особенность строительства подводных переходов
Разработка подводных траншей земснарядами и гидромониторами. Основные способы и технология укладки переходов. Расчет устойчивости трубопровода против всплытия. Калькуляция теплового усилия для протаскивания сооружения. Вычисление тягового троса.
Рубрика | Строительство и архитектура |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 15.05.2016 |
Размер файла | 985,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
2. ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ
3. СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИЯ УКЛАДКИ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ
4. ИСПЫТАНИЕ ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА
5. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Современная система газоснабжения России представляет собой широко развитую сеть магистральных газопроводов, проложенных от основных источников до конечных потребителей. Порой, ввиду огромных расстояний между последними, длины линейных участков трубопроводов достигают десятков, сотен и даже тысяч километров, некоторые из которых введены в эксплуатацию почти полвека назад. К наиболее сложным участкам относятся подводные переходы (ПП) трубопровода через водные объекты (реки и каналы, озера, водохранилища, и.т.д.).
При строительстве ПП возможно нарушение природного баланса, которое усугубляется в процессе эксплуатации трубопровода. Ввиду большого числа ПП, они считаются отдельным объектом, требующим мониторинга за своим состоянием. Переходы газопроводов через водные объекты должны прокладываться с заглублением ниже уровня возможных русловых деформаций. Однако многие из переходов имеют неисправность в виде недостаточной глубины залегания трубопровода в грунте русловой части, что со временем приводит к размывам, оголениям, провисам, что становится причиной аварий. Прежде всего, это связано с переформированием русла реки.
1. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Перед началом разработки подводных траншей выполняют следующие подготовительные операции: - с помощью эхолота измеряют глубину и на основании полученных результатов составляют фактический профиль дна, который сверяют с проектным; если различия существенны, особенно если установлено, что дно ниже проектных отметок, то необходимо об этом сообщить проектную организацию и дирекцию строящегося трубопровода, которые должны внести соответствующие изменения в проект; - Выполняют водолазное обследование по створе перехода в полосе шириной 10 м с целью обнаружения затонувших предметов, которые могут помешать работе земснаряда или протаскиванию трубопровода; - В зависимости от глубины водоема, траншеи и имеющихся в наличии машин для разработки грунта до начала работ намечают наиболее целесообразную схему их размещения; - Устанавливают створные знаки; - Доводят до сведения заинтересованные организации (бассейновое управление пути, пароходство и т.д.) о начале подводно-технических работ.
2. ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ
В состав земляных работ входят: разработка русловых траншей срезания, при необходимости, плодородного слоя почвы и рекультивация, разработка врезок и пойменных траншей засыпка траншей берегозакрепления. Углубление трубопроводов в дно водных преград осуществляют обычно путем устройства подводной траншеи к укладке трубопровода. или после его заключения с применением в последнем случае трубозаглубления или иных специальных механизмов. В некоторых случаях углубление подводного трубопровода осуществляют направленным бурением. Подводные земляные работы по разработке русловых траншей обычно являются наиболее трудоемкими, длительными и дорогими при строительстве подводных переходов магистральных трубопроводов. Поэтому эффективность и сроки строительства подводных переходов зависят обычно от организации и технологии подводных земляных работ, предусматривающих использование рациональных организационных схем и способов производства работ, а также эффективных средств механизации. Земляные работы проводятся в соответствии с проектом производства работ, в котором предусматриваются способы и последовательность разработки грунта, типы и мощность механизмов, а также меры по соблюдению техники безопасности. Разработка подводных траншей может осуществляться землесосных, гидромониторной-эжекторными, черпаковой и грейферными снарядами, канатно-скреперными установками, гидромониторами, эжекторными и пневматическими грунтососамы с применением водолазного труда, а также экскаваторами, установленными на плавучих средствах: понтонах или баржах. Подводные скальные грунты могут разрабатываться взрывным способом и, в исключительных случаях, при небольших объемах работ, водолазами с помощью отбойных молотков. Выбор технических средств и способов разработки подводного грунта производится в зависимости от свойств и объема почвы, сроков производства, наличия землеройной техники, скорости течения, глубины разработки и условий удаления грунта из траншеи. Рабочий профиль траншеи составляют на основе проектного продольного профиля с учетом ступенчатой ??изменения глубин и минимального перебора грунта.
Разработка подводных траншей земснарядами и гидромониторами Любой способ разработки подводного грунта предусматривает рабочее перемещение земснарядов по прорези траншейным или папильйонажным способом. При использовании траншейного способа земснаряд движется вдоль проема, который разрабатывается, после продвижения на определенное расстояние вперед он возвращается в исходное положение, перемещается в сторону и разрабатывает следующую параллельную выемку. Этот способ применяют при наличии достаточных для перемещения земснаряда глубин. При папильйонажном способе земснаряд перемещается поперек траншеи с постепенными движениями вперед. Траншейный способ употребляют на песчаных почвах, легко осыпаются, при ширине траншеи по дну более 5 м и глубинах, достаточные для движения земснаряда. Папильйонажный способы на траншеи по дну превышает 5 м, а также в малообсыпаючих почвах. Разработка подводной траншеи производится в следующем порядке:
- Передний становой якорь размещают в створе заключения становых якорей в буя, соответствующего карте, разрабатывается;
- Земснаряд устанавливают на линии нижнего дополнительного створа у правой или левой границы створа;
- Земснаряд с помощью папильйонажных тросов, передвигаясь от левой границы к правой и ориентируясь на буй соседней карты, проводит разработку карты подводной траншеи; достигнув предела карты земснаряд делает передвижение по сословному троса вперед и начинает разработку карты от правой границы к левой и т.д. При выходе земснаряда линии верхнего дополнительного створа разработка карты заканчивается. Становой якорь заводится в следующую точку на створе заключения становых якорей, а земснаряд занимает исходное положение для разработки следующей карты.
В состав работ, выполняемых непосредственно при разработке подводного грунта, входят: установка земснаряда в створе траншеи с изложением якорей для рабочих тросов разработка подводного грунта в проеме с поддержкой оптимального режима работы; перекладка якорей, контроль глубины разработки траншеи; обеспечения нормальной эксплуатации оборудования и механизмов путем проведения технических обслуживании и ремонтов. В процессе разработки подводного грунта особое внимание обращают на увеличение коэффициента использования земснаряда по времени, равного отношению времени работы по извлечению грунта к общему времени работы. Эта цель достигается сокращением времени на
- Установку средств механизации на месте работ;
- Закладка и перекладка якорей в процессе работы; - Передвижение по проема в процессе разработки грунта;
- Запуск и остановку двигателей; - Заправку двигателей горюче-смазочными материалами;
- Техническое обслуживание и ремонт механизмов;
- Удаление препятствий, найденных в процессе работы;
- Пропуск судов и плотов;
- Выполнение измерительных работ с целью контроля траншеи разрабатывается. Сокращение времени на вышеперечисленные работы достигается вовлечением в них вспомогательных плавсредств, водолазной станции, полным обеспечением инструментом, производственным инвентарем, горюче-смазочными материалами и быстроизнашивающихся запасных частей. Земляные работы обычно начинают на нижней по течению реки нити перехода, что позволяет при разработке верхней траншеи использовать часть грунта для засыпки нижней траншеи с вложенным в нее трубопроводом. При глубине водоемов более 2 м и ширине, превышающей 200 м, во всех случаях, когда русло сложено нескальными почвами, подводные траншеи должны разрабатываться земснарядами. В настоящее время для разработки речных траншей используют различные земснаряды, которые позволяют вести работы на глубине до 40 м. Производительность их составляет от 200 до 2000 м3 час. Зная объем земляных работ и имея сведения о производительности земснаряда, рассчитывают время, необходимое для их выполнения.
Согласно согласовывают сроки работ по строительству, чтобы к моменту окончания разработки траншей трубопроводы были подготовлены к укладке. Рассмотрим основные схемы работ земснарядов. Траншея разрабатывается одним земснарядом. Если река транспортирует большое количество наносов и траншея интенсивно заносится, то целесообразно вести разработку от одного берега к другому. Пройдя всю русловую часть траншеи 3 с запасом (20-25 см), земснаряд 1 разворачивают и, очистив от наносов только что подготовленный участок траншеи, за короткий срок дорабатывают участок необработанной траншеи осталось. Во время работы земснаряда должен быть обеспечен беспрепятственный проход судов. Ориентирование земснаряда осуществляется по створных знаках 2. Траншея разрабатывается двумя земснарядами. Оба земснаряды 2, 3 устанавливают в русле реки так, чтобы между ними был возможен проход судов (минимум 80 м). Земснаряды разрабатывают траншею, продвигая к берегу, постепенно удаляясь, друг от друга и увеличивая ширину прохода для судов. Затем один из земснарядов (большой производительности) возвращается и дорабатывает перемычку, а другой переходит на верхнюю нить, при этом должны быть приняты меры, чтобы почва из верхней траншеи не попадал в нижнюю. 2.3 Разработка подводных траншей скреперным и ковшовым оборудованием Канатно-скреперные установки, применяемые для устройства подводных траншей, состоящих из скреперного ковша, лебедки, приводной силовой станции (двигателя, дизель-генератора) и комплекта тросов и блоков. Для обеспечения работы канатно-скреперных установок в створе траншеи устанавливаются главная или хвостовая опоры и, если по условиям местности выгрузки ковша на берег невозможно, эстакада с бункером или без него. Разработка подводных траншей канатно-скреперными установками возможна на судоходных и несудоходны реках как летом, так и зимой на разных глубинах и грунтах, включая скальные, заранее разрыхлены. Простота конструкции установок и сравнительная дешевизна оборудования в сочетании с широкими возможностями применения добавляют канатно-скреперным установкам известную универсальность. В практике подводно-технических работ канатно-скреперные установки применяются преимущественно при малом объеме работ, когда другие земснаряды использовать не представляется возможным или целесообразным. Использование канатно-скреперных установок при разработке плотных глинистых грунтов малоэффективно, поскольку скреперный ковш скользит по дну траншеи, и производительность его резко снижается. Нецелесообразным является также использование канатно-скреперной установки на плавунах и илистых грунтах, особенно при отсутствии течения. Наибольшая производительность канатно-скреперных установок достигается на траншеях небольшой протяженности. Максимальная длина траншеи, разрабатываемой определяется канатоемностью рабочего барабана. Следует иметь в виду, что большая ширина траншеи по дну, что значительно превышает ширину скреперного ковша, сильно усложняет производство работ. Если дно водоема составленное из различных почв, то при разработке траншеи канатно-скреперной установкой возможны большие переборы грунта. При наличии в грунте дна включений большого числа крупного камней и валунов использования канатно-скреперной установки без предварительного удаления или дробление взрывным способом невозможно. При разработке траншей в сложных условиях для проведения осмотров и удаления препятствий используют водолазная станция. Технологический процесс разработки подводных траншей канатно-скреперным оборудованием следующие операции: - Транспортировка ковша к месту забора грунта (холостой цикл); - Забор грунта скреперным ковшом с транспортировкой его к месту выгрузки (рабочий цикл); - Выгрузка грунта из ковша в отвал; перемещение грунта с отвала бульдозером по мере накопления почвы после 7 рабочих циклов. Работа скреперной установки осуществляется при определенных режимах скоростей набор грунта и перемещение наполненного ковша - на первой скорости, равной 0,6-1,5 м / с; разгрузка и перемещение порожнего ковша - на второй скорости, равной 1,2-3 м / с. При заборе грунта рабочий канат, закрепленный в передней части ковша, наматываясь на барабан, перемещает ковш с грунтом до лебедки. Для разгрузки ковша ему дают задний ход. При этом холостой канат, закрепленный в задней стенки ковша, проходя через блок, перемещает его. ковш, вращаясь на шарнире, открывается, освобождается от почвы и в раскрытом состоянии делает холостой ход. Во время рабочего хода ковш аналогично закрывается, и начинается рабочий цикл. В передней части ковша установлен упор для того, чтобы вал грунта при заполнении ковша давление на упор и поднимал ковш, выводя чем из сцепления с грунтом. Отвал разработанного грунта у лебедки перемещается бульдозером. Для эффективного использования скреперного ковша при устройстве подводной траншеи работы выполняют ступенчатым способом по участкам длиной 20-25 м, начиная с берега, с таким расчетом, чтобы ковш при определенной толщине стружки и данной длине скреперування полностью заполнялся без потерь грунта. 2.4 Разработка подводных траншей взрывным способом Взрывные работы при строительстве переходов применяются для разработки подводных траншей, а также для рыхления скальных грунтов с последующей их разработкой землеройными механизмами. Нельзя согласиться с распространенным мнением о целесообразности взрывных работ только на скальных и твердых породах. В практике строительства подводных трубопроводов взрывной способ часто применяют для разработки мягких грунтов на заболоченных и мелководных участках трассы, когда использование механизмов затруднено и нецелесообразно. Применение удлиненных пороховых зарядов и специальных детонирующих шнуров расширяет область взрывных работ. Преимуществом разработки траншей взрывным способом является то, что при этом не требуются специальные землеройные машины и работы могут быть выполнены в весьма короткие сроки. Основным препятствием в организации взрывных работ являются продолжительность их оформления, а также сложность транспортировки и хранения взрывчатых веществ (ВВ).
3. СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИЯ УКЛАДКИ ПОДВОДНЫХ ПЕРЕХОДОВ
Укладка трубопровода является наиболее сложной завершающей операцией при сооружении подводного перехода. Выбор технологии укладки подводного трубопровода зависит от:
· места расположения строительно-монтажной площадки;
· гидроморфологических, топографических и климатических условий района перехода;
· конструкции подводного трубопровода;
· судоходства в месте перехода;
· наличия специального оборудования для укладки трубопровода.
Технологический процесс укладки трубопровода включает перемещение его в створ перехода и опускание его на дно подводной траншеи. Технологические схемы укладки отличаются одна от другой расположением строительно-монтажной площадки, способами перемещения трубопровода в створ и опускания его на дно. Основными технологическими схемами укладки трубопровода являются следующие:
1. Протаскивание трубопровода по дну с предварительным монтажом его на строительно-монтажной площадке на полную длину в створе перехода.
2. Опускание трубопровода способом свободного погружения с монтажом его в створе перехода.
3. Методы бестраншейной укладки подводных переходов
Суть первого способа заключается в следующем. Трубопровод протаскивают по дну подводной траншеи с одного берега к другому с помощью троса, заранее проложенного в траншее. Этот способ позволяет выполнить укладку трубопровода, не создавая помех судоходству, что очень важно, так как практически на всех реках в летний период судоходство очень интенсивное. Технологическая последовательность основных операций, связанных с укладкой протаскиванием, следующая: трубопровод сваривают на берегу в нитку, опрессовывают, изолируют, футеруют, а в необходимых случаях балластируют; устраивают спусковую дорожку, на которую помещают подготовленный к укладке трубопровод; по дну подводной траншеи укладывают тяговый трос; протаскивают трубопровод через водную преграду с помощью тракторов или лебедок; по окончании протаскивания проводят водолазное обследование и испытание уложенного трубопровода, определяют его положение и затем засыпают грунтом. К моменту укладки должны быть подготовлены как трубопровод, так и береговые и подводные траншеи. К протаскиванию трубопровода можно приступить после того, как будет установлено, что фактические данные подводной траншеи соответствуют проектным.
Рисунок 1 - Схема протаскивания трубопровода через водоем ограниченной ширины.
Рисунок 2-Протаскивание дюкера. Тихий океан
Второй способ. Трубопровод сразу же после установки в створ опускают в траншею. При этом необходимо, чтобы трубопровод погружался плавно, без колебаний, в вертикальной плоскости и время погружения было минимальным. Погружение в траншею может быть произведено по двум схемам. Если погружают трубопровод, имеющий положительную плавучесть, то его погружают заливом воды внутрь трубы. Если плавучесть отрицательная (трубопровод тонет в воде), то он удерживается на плаву понтонами, а погружается последовательной их отстроповкой (откреплением). При погружении затоплением воду в трубу заливают с более низкого берега; на другом берегу устанавливают вантуз для выхода воздуха из трубопровода. Заливают воду насосами, имеющими подачу до 200 м3/ч. Во время заливки внимательно следят за образованием начального участка переходной кривой. В это время вода должна подаваться медленно, чтобы избежать перелива, что очень опасно, так как вследствие быстрых перемещений воды внутри труб могут возникнуть колебания трубопровода в вертикальной плоскости. В начале заливки образуется прогиб . Если слишком быстро подавать воду, то она может переливаться в пустую часть трубы, участок опорожнится и будет вытолкнут вверх; начнется колебательный процесс. Полная подача воды может быть только при образовании нормальной переходной кривой. При погружении трубопровода с помощью понтонов отстропка производится от одного берега к другому. При этом трубопровод постепенно погружается в траншею. Имеются специальные понтоны, отстропка которых осуществляется с поверхности воды, так что управление процессом погружения в этом случае достаточно просто. Как в первом, так и втором случаях, оттяжки, которые удерживают трубопровод в створе, отсоединяют только после погружения его в траншею.
Рисунок 3 - Схема опускания трубопровода с судна
Рисунок 4 - Трубокладочное судно
Метод горизонтально направленного бурения (ГНБ) (на сегодняшний день являющийся наиболее эффективным способом прокладки коммуникаций различного назначения) появился в начале 70-х гг. XX в. и успешно используется в строительстве, имеет геотехническое применение, а также является самым экологичным методом антропологического вторжения в недра земли. Трудно переоценить и экономическое преимущество метода ГНБ. В любом из аспектов своего применения ГНБ подразумевает закрытый способ производства работ: впуск скважины в одной точке и выход в другой. Диаметр и длина скважины зависят от цели и задач проекта. Основным преимуществом данного метода является возможность обхода водных объектов без вскрытия грунта. Технология ГНБ (его еще называют бестраншейным бурением) получила широкое распространение во всем мире. Горизонтальное бурение используется для экономически выгодного и быстрого прокладывания трубопроводов и различных инженерных коммуникаций без нарушения природного ландшафта, минуя любые наземные преграды. Горизонтально направленное бурение уникально возможностью управления процессом, изменением при необходимости направления прокладки трубопроводов, огибанием действующих или покинутых коммуникаций и прочих препятствий. Очевидными преимуществами ГНБ является скорость выполнения работ, возможность прокладывания труб при сохранении ландшафта, преодоления сложных гидрогеологических условий, а также высокая степень точности.
Точность метода ГНБ обеспечивается работой локационной системы установки ГНБ. Приемно-передающая локационная система предназначена для определения координат местонахождения буровой лопатки и состоит из первичного преобразователя-передатчика, расположенного в ложементе крепления буровой лопатки, переносного локатора с дисплеем и дублирующего информационного пульта на рабочем месте оператора машины для прокладки ГНБ. В процессе ГНБ оператор постоянно отслеживает положение буровой лопатки по трем координатам -- пройденному расстоянию, глубине нахождения инструмента и углу атаки. Все данные оперативно передаются на информационный пульт оператора направленного бурения. Машина для направленного горизонтального бурения устанавливается на небольшом расстоянии от прокола ГНБ.
Это расстояние определяется размером самой установки, углом входа бурового инструмента и составляет обычно от 1 до 6 м. Агрегат фиксируется на поверхности при помощи анкерного соединения. Первый этап бурения методом ГНБ -- прокладывание пилотной скважины (рис. 3). С этой целью намечается трасса и определяются участки под площадки с оборудованием и трубами для затягивания в буровой канал. Перед ГНБ проколом производится калибровка звукового локатора, чтобы обеспечить возможность его отслеживания на всей траектории прохождения.
Рисунок 5 - Бурение пилотной скважины методом ГНБ
Рисунок 6 - Установка ННБ компании «KREMCO»
4. ИСПЫТАНИЕ ПОДВОДНОГО ТРУБОПРОВОДА
Испытания трубопроводов давлением проводятся в два последовательных этапа: испытание на прочность и проверка на герметичность. Испытание на прочность и проверку на герметичность следует проводить гидравлическим способом, для газопроводов допускается проводить проверку на герметичность пневматическим способом.
Гидравлическое испытание трубопроводов водой при отрицательной температуре воздуха и/или воды допускается при условии предохранения трубопровода, арматуры и приборов от замораживания. Проведение испытаний давлением допускается только при действующей линии технологической связи.
Испытания под давлением должны быть описаны в программе или технологической документации, которые подлежат одобрению Регистра до испытаний. Документация должна содержать следующее.
инструкции по эксплуатации, включающие:
заполнение трубопровода испытательной средой;
метод и скорость создания избыточного давления;
оборудование/части оборудования, которые необходимо изолировать на период выдержки;
метод и скорость снятия давления;
обезвоживание и удаление испытательной среды;
осушку трубопровода изнутри, если необходимо;
противоаварийные меры и меры безопасности;
Оборудование и системы:
описание участка трубопровода, подлежащего испытаниям (размеры, клапаны, насосы и т.д.);
описание испытательной среды, включающее возможность использования химических добавок;
технические условия на измерительную аппаратуру и приборы (температура, давление, расход), включая их расположение и соединение;
описание проверок и маркировки;
распределение приборов измерения температуры вдоль трубопровода;
Расчеты:
влияния температуры и других внешних условий на давление, включая оценку чувствительности температуры испытательной среды к изменениям температуры морской воды;
теоретической диаграммы «давление-объем».
Меры безопасности.
Место проведения испытаний должно быть обозначено предупредительными знаками, чтобы предотвратить несанкционированный доступ персонала во время проведения испытаний на герметичность.
Испытания на прочность.
Испытание трубопроводов давлением на прочность проводится для проверки возможности работы трубопровода при рабочем давлении с определенным запасом. Минимальное давление при гидростатических испытаниях на прочность должно быть в 1,25 раза больше рабочего давления.
При гидростатических испытаниях на прочность суммарные напряжения в трубе не должны превышать 0,95 от предела текучести металла труб.
Скорость подъема/сброса давления в трубопроводе при испытании должна быть не более 0,1 МПа/мин, при достижении величины давления, равной 0,9 испытательного давления, скорость подъема/сброса давления должна быть снижена до 0,01 МПа/мин.
Время выдержки трубопровода под испытательным давлением (без учета времени нагнетания и/или сброса давления, а также выдержки для выравнивания температуры и давления) должно составлять не менее 12 ч.
Трубопровод считается выдержавшим испытание на прочность, если за период испытания падение давления составляет не более 1 % при непрерывном мониторинге величины давления и температуры или их дискретных замерах через каждые 15 мин.
Испытания на герметичность.
Испытания на герметичность подводного трубопровода проводятся после испытания на прочность путем снижения испытательного давления до величины, превышающей рабочее давление в 1,10 раз. Продолжительность проведения испытаний на герметичность определяется временем, необходимым для осмотра всей трассы трубопровода или испытываемого участка, продолжительность испытаний должна быть не менее 12 ч без учета времени нагнетания и/или сброса давления, а также выдержки для выравнивания температуры и давления.
Трубопровод считается выдержавшим испытание на герметичность, если за период испытания не обнаружены утечки, а изменение давления составляет не более ± 0,2 % при непрерывном мониторинге величины давления и температуры или их дискретных замерах через каждые 15 мин. При колебаниях температуры окружающей среды и уровня моря во время испытаний допускается изменение давления в трубопроводе до ± 0,4 %.
Испытательная среда.
Испытательной средой обычно является профильтрованная пресная вода или профильтрованная морская вода, которые могут подвергнуться химической обработке для предотвращения внутренней коррозии трубопровода.
Заполнение трубопровода и создание избыточного давления.
Во время заполнения испытываемого участка необходимо принять меры предосторожности, чтобы ограничить наличие воздушных пузырей до величины менее 0,2 % общего объема заполнения.
На первом этапе, осуществляемом на строительно-монтажной площадке после сварки плетей, но до их изоляции испытательное давление Рисп назначается равным заводскому Рзав, т.е. Рисп = Рзав. Плети трубопровода, во избежание образования в них воздушных мешков, укладываются на лежки с продольным уклоном. С помощью напорного трубопровода испытываемые плети трубопровода соединяются с наполнительным и опрессовочным агрегатами.
Для испытаний используют наполнительно-опрессовочный агрегат АНО 201, который смонтирован на двухосной тележке и имеет относительно небольшую массу - 2100 кг. При работе в режиме наполнения производительность АНО 201 составляет до 70 м3/ч при давлении 4 МПа и 30 м3/ч - при давлении 6 МПа. При работе в режиме опрессовки агрегат АНО 201 имеет производительность 1,2 м3/ч и позволяет создать давление до 20 МПа.
Для гидравлического испытания применяют также наполнительный агрегат АН-2 совместно с опрессовочным агрегатом АО-2. Производительность агрегата АН-2 составляет 400 м3/ч при давлении 1,5 МПа. Производительность АО-2 равна 25 м3/ч при давлении 10 МПа.
Рисунок 7- Схема расположения плетей трубопровода и оборудования при гидравлическом испытании
На втором этапе, осуществляемом после укладки подводного трубопровода на дно подводной траншеи, но до его засыпки, испытательное давление в нижней точке трубопровода должно быть равным заводскому, т.е. Рисп = Рзав. Особенность технологии гидравлических испытаний второго этапа заключается в том, что заполнение трубопровода водой и удаление воды из трубопровода осуществляют с помощью поршней-разделителей, которые вводят в трубопровод с помощью камеры пуска в начале трубопровода и удаляют через камеру приема очистных устройств в конце трубопровода.
Гидравлическое испытание второго этапа проводят в следующей последовательности:
1.Устанавливают поршень-разделитель через открытую заглушку 2 камеры пуска и закрывают заглушку.
2.Открывают задвижки 1 и 4, закрывают задвижку 6.
3.Открывают задвижки 11, 7, 8 и включают насос наполнительного агрегата на пуск поршня-разделителя и заполнение трубопровода водой.
4.При появлении поршня-разделителя в камере приема закрывают задвижки 7 и 8 и извлекают поршень-разделитель.
5.Контролируют давление по показаниям манометров 5, установленных на концах дюкера, и после увеличения давления до значения, соответствующего номинальному напору наполнительного агрегата, последний отключают. подводный траншея трубопровод трос
6.Открывают задвижку 12 и включением опрессовочного агрегата поднимают давление до Рисп, после чего насос опрессовочного агрегата отключают и закрывают задвижку 12.
Трубопровод считается выдержавшим испытание, если давление в период испытания продолжительностью 12 ч остается неизменным.
Рисунок 8 - Схема расположения оборудования и приборов при гидравлическом испытании
На третьем этапе испытание подводного перехода осуществляется совместно с прилегающими участками. Испытательное давление назначается в зависимости от категории прилегающих участков, для 1 категории равному
Заполнение продуктом подводных незабалластированных нефтепровода и продуктопроводов после их гидравлических испытаний выполняют совместно с мероприятиями, предупреждающими попадание воздуха в подводные трубопроводы и их всплытие.
Рисунок 9 - Принципиальная схема производства работ при промывке трубопроводов
а - подготовка участка к проведению промывки; б - подача воды перед поршнем-разделителем; в - пропуск поршня-разделителя в потоке воды; г - подготовка участка к испытанию; 1 - очищаемый участок; 2 и 7 - перепускные патрубки с кранами; 3 - поршень-разделитель; 4 - коллектор; 5 - наполнительные агрегаты; 6 - подводящий патрубок; 8 - линейная арматура; 9 -сливной патрубок.
Рисунок 10 - Принципиальная схема продувки трубопроводов газом при подключении участка непосредственно к источнику газа
а - вытеснение воздуха газом из участка I; б - пропуск очистного поршня по участку I; в - участок заполнен газом для продувки участка П; г - вытеснение воздуха газом из участка П; д - пропуск очистного поршня по участку П;I,П - продуваемые участки; 1 -источник газа являющийся ресивером для продувки участка I; 2 - байпас; 3 - кран; 4 - свеча
Рисунок 11- Принципиальная схема очистки полости трубопроводов в процессе их сборки в нитку с наружным центратором
а - пропуск штанги очистного устройства через секцию; б - центровка секций и сварка стыка; в - очистка полости собранной секции; г - выброс загрязнений из секций; 1 - очистное устройство; 2 - наружный центратор; 3 - штанга;4 - трубоукладчик.
Рисунок 12- График изменения давления при гидравлическом испытании трубопроводов (кроне магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов)
1 - заполнение трубопровода водой; 2 - подъем давления до Рисп (а - в нижней точке трубопровода Рисп Рдав; б - в верхней точке трубопровода Рисп = 1,1 Рраб); 3 - испытание на прочность; 4 - снижение давления;
5 - проверка на герметичность
Рисунок 13 - График изменения давления при гидравлическом испытании магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов
1 - заполнение трубопровода водой; 2 - подъем давления до Рисп (а - в нижней точке трубопровода Рисп = Рзав; б - в верхней точке трубопровода Рисп 1,1 Рраб); 3 - испытание на прочность; 4 - снижение давления; 5 - проверка на прочность.
5. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
Исходные данные
Перекачиваемый продукт - природный газ
Диаметр трубопровода - DH =820мм
Рабочее давление - 6МПа
Ширина реки - 190м
Глубина реки - 12м
Вид грунта - суглинки пластичные
Скорость течения воды - 0,9 м/с
Материальное исполнение трубы - сталь 09Г2С ГОСТ 19281-89, временное сопротивление разрыву, предел текучести ударная вязкость KCU 29,4 Дж/см2 (-60), труба электросварная прямошовная ТУ 14-3-1573-88.
Расчет толщины стенки
,
где - коэффициент надежности по нагрузке, , [4];
- расчетное сопротивление растяжению, МПа
,
- нормативное сопротивление растяжению металла трубы, принимается равным минимальному значению временного сопротивления . Принимаем: ;
- коэффициент условий работы трубопровода. Для трубопровода I категории, , [5];
- коэффициент надежности по материалу,
- коэффициент надежности по назначению трубопровода, ,1 (СП36.13330.2012)
;
.
Принимаем: .
Определим - продольное осевое сжимающее напряжение МПа
,
где - коэффициент линейного расширения металла трубы, ;
- модуль упругости стали, ;
- коэффициент Пуассона, ;
- абсолютное значение максимального температурного перепада при залегании трубопровода в холодное время года и в теплое время года
;
;
.
Знак «минус» указывает на наличие осевых сжимающих напряжений. Поэтому необходимо определить - коэффициент, учитывающий напряженное состояние металла труб, принимая наибольшее значение модуля
.
Определим толщину стенки по формуле:
.
Принимаем:
Так как, трубу из стали 09Г2С диаметром 820мм по данному ТУ не выпускают с толщиной стенки более 12мм, меняем материальное исполнение на сталь 17ГС, делаем перерасчет. Сталь 17ГС ГОСТ 19281-89, временное сопротивление разрыву, предел текучести ударная вязкость KCU 39,4 Дж/см2 (-40), труба электросварная прямошовная ТУ 14-3-1573-88.
,
где - коэффициент надежности по нагрузке, , [4];
- расчетное сопротивление растяжению, МПа
,
- нормативное сопротивление растяжению металла трубы, принимается равным минимальному значению временного сопротивления . Принимаем: ;
- коэффициент условий работы трубопровода. Для трубопровода I категории, , [5];
- коэффициент надежности по материалу,
- коэффициент надежности по назначению трубопровода, ,1 (СП36.13330.2012)
;
.
Принимаем: .
Определим - продольное осевое сжимающее напряжение МПа
,
где - коэффициент линейного расширения металла трубы, ;
- модуль упругости стали, ;
- коэффициент Пуассона, ;
- абсолютное значение максимального температурного перепада при залегании трубопровода в холодное время года и в теплое время года
;
;
.
Знак «минус» указывает на наличие осевых сжимающих напряжений. Поэтому необходимо определить - коэффициент, учитывающий напряженное состояние металла труб, принимая наибольшее значение модуля
.
Определим толщину стенки по формуле:
.
Принимаем:
Проверим выполняются ли условия :
- условие выполняется.
Проверка трубопровода на прочность
1) Прочность в продольном направлении проверим по условию:
Где - коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб.
В нашем случае значит находим по формуле:
;
;
.
Проверим условия:
- условие выполняется
2) Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопровода проверку производим из условий:
;
.
где, - нормативное сопротивление, которое равно пределу текучести, -максимальные суммарные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;
Проверка условия б):
176 < 300 - условие выполняется
Определяем значения продольных напряжений по формуле:
где - минимальный радиус упругого изгиба оси трубопровода, (800м для трубопроводов Д820мм)
Для положительного температурного перепада:
.
Для отрицательного температурного перепада:
с
Определим
Для положительных температурных перепадов
Для отрицательных:
Проверяем условие а) для максимального напряжения -243,8МПа
- условие не выполняется
Дальнейшее увеличение стенки трубы приведет к нерациональному увеличению металлоемкости и массы подводного перехода, рекомендую увеличить минимальный радиус упругого изгиба до 3000м. Получаем:
Проверяем условие а)
-условие выполнено
Таким образом, окончательно с учетом всех проверок принимаем трубу
.
Расчет устойчивости трубопровода против всплытия
Требуемый вес балластировки (по СП36.13330.2012) определим по формуле
,
где - коэффициент надежности по нагрузки, , для чугуна
- коэффициент надежности против всплытия, ;
- вес транспортируемой среды (можно пренебречь, короткий участок)
- расчетная выталкивающая сила воды
,
- наружный диаметр трубопровода с учетом изоляции и футеровки
,
- удельный вес воды с учетом растворенных в ней молей,
;
;
- для вогнутых кривых;
- момент инерции сечения трубы
;
(можно пренебречь)
- расчетный вес единицы длины трубопровода в воздухе с учетом изоляции
,
- нагрузка от собственного веса металла трубы
;
- нагрузка от веса изоляции
;
;
.
Определим расстояние между центрами финишных грузов, используемых для балластировки:
.
Общее число грузов, необходимых для участка трубопровода длиной L определим:
Расчет теплового усилия для протаскивания трубопровод
Рассмотрим только случай протаскивания трубопровода по грунту и в воде так как они представляют для практики наибольший интерес. Величина необходимая для протаскивания усилия определяется силами трения трубопровода о грунт, усилием, затрачиваемым на сдвиг грунта различными выступами на поверхности трубопровода. При длительных остановках в подводном положении возможен так называемый присос трубопровода к грунту.
Первая стадия. Трогание с места по грунтовой дорожке.
,
где , [3, таблица 10];
- общий вес офутерованного трубопровода
,
- расчетная нагрузка от собственного веса футеровки.
,
- наружный диаметр трубопровода с учетом изоляции.
;
;
;
- сопротивление трубопровода сдвигу
,
- сцепление грунта, (11,29)
- длина части окружности трубы, которая погружена в грунт
;
;
- пассивный отпор грунта движению пригрузов
;
i-длина хорды проходящей через уровень погружения утяжелителей в грунт
- наружный диаметр груза
;
- удельный вес грунта, ;
- толщина пригруза
;
.
Тогда
.
Вторая стадия. Скольжение трубопровода по грунтовой дорожке.
Усилие протаскивания трубопровода в момент скольжения по грунтовой дорожке:
Третья стадия. Скольжение по дну подводной траншеи.
Усилие протаскивания трубопровода в момент скольжения по дну
подводной траншеи:
где - общий вес протаскиваемого трубопровода в воде;
- коэффициент трения трубопровода о грунт, ориентировочно
;
;
.
Четвертая стадия. Трогание трубопровода с места после временной остановки протаскивания
,
;
;
;
.
Выбираем максимальное усилие протаскивания
.
По таблице подбираем тяговое средство из условия
.
Таким образом выбираем лебедку марки ЛП-301 c тяговым усилием через подвижный блок 3000кН.
Расчет тягового троса
Определяем разрывное усилие троса:
.
Таким образом подбираем канат закрытый несущий с двумя слоями клиновидной и одним слоем зетобразной проволоки и сердечником ГОСТ 7676-73 диаметр 65мм, с общим разрывным усилием 4729кН.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Завершая курсовую работу, делаем следующий вывод: конкретно в нашем случае есть два альтернативных варианта - сооружение перехода путем протаскивания, либо сооружение перехода путем наклонно-направленного бурения. Сложность заключается в том, что трубопроводы большого диаметра требуют больших минимальных радиусов изгиба. Соотношение глубины и ширины водной преграды такое, что обеспечить радиусы возможно увеличением протяженности траншеи врезаясь в берега, таким образом, чтобы продольная крутизна траншеи не превышала 2 градусов. Это требует больших затрат на земляные работы и последующего укрепления береговых линий.
Для наклонно-направленного бурения, лишенного недостатка вышеназванного метода, основной сложной задачей было бы протаскивание тяжелого балластируемого трубопровода, требующая привлечения мощных дорогостоящих буровых установок. Так же на результат работы может повлиять угол атаки 2 градуса, который является критичным для трубопровода в данном случае.
Исходя из вышеизложенного, рекомендую в данном случае применить сооружение подводного перехода путем протаскивания по дну водоема. Тщательно проверять всё силовое оборудование, обеспечивать меры предосторожности при протаскивании, осуществлять особый входной контроль для материалов, комплектующих, допускать к выполнению работ только квалифицированных специалистов, имеющих соответствующие удостоверения.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Быков, Л.И. Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов: учебное пособие / Л.И. Быков, Ф.М. Мустафин, С.К. Рафиков и др. - Санкт-Петербург: «Недра», 2006. - 824 с.
2. Тугунов, П.И. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов: учебное пособие / П.И. Тугунов, В.Ф. Новоселов, А.А. Коршак и др. - Уфа: 2004. - 656 с.
3. Билашев, Б.А. Сооружение и капитальный ремонт газонефтепроводов: учебно - методическое пособие / Б.А. Билашев, Т.С Салихова, Л.Т. Шуланбаева. - Уральск 2007.
4. Исмагилова, З.Ф. Бурмистрова, Н.Н. Сооружение и ремонт подводных трубопроводов: Методические указания - Альметьевск 2014.
5. СП 36.13330.2012 «Магистральные трубопроводы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.06-85»
6. СП 48.13330.2011 «Организация строительства. Актуализированная редакция СНиП 12-01-2004 »
7. ГОСТ 9467-75. Электроды покрытые металлические для ручной дуговой сварки конструкционных и теплоустойчивых сталей.
8. Сальников А.В., Зорин В.П., Агиней Р.В. - Методы строительства подводных газопроводов на реках печорского бассейна.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика подводного перехода, строительный расчет устойчивости трубопровода, проверочный расчет пригрузов. Особенности сооружения подводных переходов, технология и оборудование для внутритрубной инспекции. Оценка динамики русловых процессов.
курсовая работа [279,7 K], добавлен 18.12.2011Характеристика района строительства. Климатическая характеристика, гидрологические условия. Механический расчёт трубопровода. Определение толщины стенки трубопровода. Расчет длины скважины трубопровода. Расчёт тягового усилия протаскивания трубопровода.
курсовая работа [249,3 K], добавлен 12.11.2010Расчет на устойчивость трубопровода на водном переходе через реку; определение тягового усилия, подбор троса и тягового механизма. Расчет толщины стенки трубопровода, проверка на прочность в продольном направлении и на отсутствие пластических деформаций.
курсовая работа [109,2 K], добавлен 25.10.2012Этапы строительства трубопровода. Приемка трассы, ее геодезическая разбивка. Расчистка полосы строительства. Земляные и сварочно-монтажные работы. Расчет трубопровода на прочность. Прокладка участков переходов трубопроводов через автомобильные дороги.
курсовая работа [590,1 K], добавлен 28.05.2015Оценка нормативных и расчетных значений нагрузок, условий строительства и эксплуатации трубопровода. Проверка на прочность прямолинейного и упруго-изогнутого участка трубопровода в продольном направлении. Расчет тягового усилия, подбор тягового механизма.
курсовая работа [184,1 K], добавлен 05.04.2016Прокладка напорного полиэтиленового водопроводного трубопровода. Сложность изготовления и монтажа технологических трубопроводов. Методы производства земляных работ. Уплотнение грунта при обсыпке трубы. Калькуляция затрат труда и машинного времени.
курсовая работа [158,5 K], добавлен 09.05.2011Расчет горизонтального давления грунта на сооружение. Расчеты устойчивости сооружения против сдвига в плоскости подошвы и против опрокидывания. Расчет устойчивости основания сооружения против сдвига по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.
курсовая работа [67,8 K], добавлен 08.10.2013Разработка проекта реконструкции надводного перехода через реку Иж магистрального газопровода для обеспечения надежной работы единой газотранспортной системы. Расчеты толщины стенки трубы, перехода на устойчивость от всплытия и выбор тягового троса.
дипломная работа [588,0 K], добавлен 21.02.2016Изучение этапов организации работ по строительству магистрального трубопровода: технология рытья траншеи, материальное обеспечение, природоохранные мероприятия. Расчет прочности трубопровода, машинная очистка, изоляция и укладка трубопровода в траншею.
курсовая работа [145,8 K], добавлен 02.07.2011Расчет толщины стенки, внутреннего диаметра и площади поперечного сечения нефтепровода. Определение нагрузок, действующих на его конструкцию. Расчет одно- и многопролётных балочных переходов без компенсации продольных деформаций и с компенсаторами.
отчет по практике [314,8 K], добавлен 04.04.2016Расчет толщины стенки колодца. Проверка условий погружения и всплытия. Определение требуемого количества арматуры. Объем работ по обратной засыпке пионерного котлована. Вычисление объемов земляных масс грунта при погружении стакана опускного колодца.
курсовая работа [544,9 K], добавлен 15.12.2021Общая характеристика проекта проложения нефтепровода. Проведение подготовительных работ. Земляные, сварочно-монтажные работы, расчет параметров и способы укладки труб. Балластировка трубопровода. Контроль качества строительства, приемка в эксплуатацию.
презентация [2,1 M], добавлен 15.01.2014Классификация переходов по типам основного искусственного сооружения. Расчет расходов ливневых и стока талых вод при проектировании отверстий водопропускных труб и малых мостов. Определение исходных данных. Сравнение вариантов отверстий сооружений.
реферат [85,8 K], добавлен 22.08.2010Расчет объемов земляных и монтажных работ. Отрывка траншей и котлованов, монтаж труб и колодцев, обратная засыпка смонтированного трубопровода. Расчет калькуляции трудовых затрат и заработной платы, себестоимости. Обоснование графика производства работ.
курсовая работа [295,5 K], добавлен 20.01.2013Определение толщины стенки трубопровода, его прочности, деформируемости и устойчивости; радиусов упругого изгиба на поворотах, перемещения свободного конца. Расчет нагрузок от веса металла трубы и весов транспортируемого продукта и изоляционного покрытия.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.05.2015Определение вертикальных нормальных напряжений в плоскости подошвы фундамента сооружения. Расчет осадки сооружения. Проверка устойчивости сооружения по круглоцилиндрической поверхности скольжения. Определение активного давления на подпорную стену.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.01.2011Климат, рельеф, почва, гидрологические и инженерно-геологические условия района проектирования автомобильной дороги. Технические нормативы и поперечные профили трассы. Проектирование переходов через малые водотоки и мостового перехода через реку.
курсовая работа [169,6 K], добавлен 17.05.2011Определение объемов земляных работ. Сводный баланс грунта и план его распределения по площадке. Технологическая карта на отрывку котлована. Калькуляция трудовых затрат. Технология и организация строительного процесса. Контроль качества выполняемых работ.
методичка [2,0 M], добавлен 30.01.2014Принципы и методика расчета устойчивости склона по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Определение длины заделки свай за линию скольжения и расчет устойчивости грунтового основания. Вычисление элементов противооползневого сооружения.
курсовая работа [122,0 K], добавлен 18.07.2011Подземные сооружения транспортного назначения, проектирование транспортных развязок в разных уровнях. Градостроительные, архитектурные и технические преимущества подземных комплексов. Проекты подземных и надземных многофункциональных переходов.
презентация [12,1 M], добавлен 11.09.2013